嵌入式系統及應用課程案例教學模式的研究與探索

白玉

摘要：本文通過電子信息工程學院嵌入式系統及應用的教學實踐，改革現有課堂教學模式為案例教學模式，重新整合教學內容，將教師的科研項目融入到案例中，使其更能滿足嵌入式系統行業發展和技術進步，培養更高級的人才。

關鍵字：案例教學；嵌入式系統；教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0155-02

嵌入式系統是近年來發展迅速又非常具有前途的計算機應用領域。滲透到工業控制、智能手機、汽車電子等各個領域。市場對嵌入式系統人才有巨大需求，因此許多高校在本科生和研究生教育中都開設了嵌入式系統課程。在嵌入式系統的教學中應該看到，一方面嵌入式技術是一個實踐性很強的技術，如果沒有必要的實驗環節和動手環節，可能教學過程簡單枯燥，學生沒有興趣。另一方面，嵌入式教學還有著與其他學科不同的特點。嵌入式技術是一種發展很快的應用技術，就目前而言，其應用已經超前于理論研究了，其教育教學環節更是滯后于發展的需要。這就需要我們更加有效、合理地組織教學內容，改革教學方法，培養學生理論聯系實際的能力，讓學生運用所學的理論知識去分析和解決實際問題，提高實踐動手能力，激發學生的創新能力，最終提高教學質量，達到學校教育創新的目標。

一、嵌入式系統及應用現有教學模式中存在的問題

嵌入式系統及應用是我校電子信息系統和通信工程專業的碩士研究生選修課。其設置目的是培養學生具有嵌入式系統的分析和應用能力，為嵌入式系統開發奠定良好的基礎。但從教學實踐看，存在以下幾個方面的問題：

1.教學內容嚴重落后于行業發展。由于嵌入式系統是一門實踐性非常強的課程，而嵌入式行業發展又非常迅速，使得現有嵌入式系統的教材內容很難跟上行業的發展。現有的教材大多局限于理論知識的講解，很少有工程項目的應用案例，再加上嵌入式系統本身又有知識點多、涉及面廣的特點，使學生既煩惱于過多的理論知識，又陷于理論和實踐脫離的苦惱中，嚴重打擊學生學習的積極性。因此，迫切需要精簡理論教學內容，將當前使用最廣泛有效的理論與開發技術傳授給學生，培養學生解決實際問題的能力。

2.教學方式單一。教師按照課本沿用一貫的思維方法傳授知識。教育手段單一，主要是老師講學生聽的狀態，學生接受的知識局限于教材和老師授課的內容。這種單向的知識傳輸方式，忽視了學生的興趣和接受能力，影響了學生創造和分析問題的能力。由于感受不到所學知識的實用價值，容易使學生產生厭倦情緒。

3.缺乏對學生實踐能力的培養。例如我校嵌入式系統及應用課程設置為36學時，其中，理論課26學時，實驗課10學時，也就是說學生大部分都在上理論課，上機機會偏少。而在有限的實驗學時中又多以完成實驗箱固定的實驗為主，學生往往是按照實驗指導書上的步驟機械地完成實驗。而嵌入式系統及應用這門課強調培養學生對問題的分析處理能力，而這能力的培養在這類實驗中并不能得到提升。

二、案例教學模式的研究與探索

1.以培養應用型人才為目標，構建嵌入式系統及應用課程教學內容體系。本項目以電子信息學院作為試點單位，根據學院的專業特點，將嵌入式系統及應用的理論教學和實驗教學內容整合成幾大類案例模塊，每類模塊由理論知識及若干應用案例組成。對案例模塊的劃分不是簡單的對各知識點進行劃分，而是要找出教學內容與專業應用之間的內在聯系，科學的規劃案例模塊。應用案例的制定由教師對在研的科研項目進行分解，設計應用案例，由學生評價各應用案例的難易程度，再由教師設計各應用案例說明。在這里還要強調一點，我們鼓勵學生發揮想象力和創新力，利用所學知識設計開發自己的案例。例如在設計GPS無線通信系統案例時，理論知識包：GPS的系統構成；GPS導航系統的工作原理；GPS的數據格式。這部分內容可以讓學生先預習并查資料豐富書本上的內容。在掌握理論知識的基礎上，學生可先進行基礎驗證性實驗：通過軟件接收GPS模塊的定位、時間等信息并進行顯示，使學生了解GPS設備的基本工作方法和通用的指令格式；通過對GPS數據解析軟件源代碼的剖析，理解針對NMEA—0183信息格式的解析方法。通過驗證性實驗，學生已經掌握了GPS模塊的功能，再結合教師的科研設計應用案例，如導航系統等可進一步拓展學生的科研能力。同時鼓勵學生發揮想象力和創造力，設計自己的應用實例如校園電子地圖等。

2.采取多元的教學模式，注重學生實戰能力的培養。壓縮理論教學時數，課堂教學以學生為主導，多以討論工作進展情況匯報等形式進行。鼓勵學生自主學習，使學生由被動的接受知識到主動的查資料、做實驗，豐富所學知識。把學生分成若干個課題小組，每個小組由4～5名學生組成，組長輪流擔任。在每一類案例模塊實施之初，由任課教師介紹所需知識點，對較難知識點進行講授，然后由各課題組組長組織組員選題、分工、實施等，其間任課教師對有共性的問題可以組織研討。教師的主要工作由課堂講授轉為答疑解惑。學生對這門課程的學習也不再局限于課堂，而是在課下大量的自主學習。

具體教學過程如表1：

3.構建科學合理的考核評價體系。改變過去以筆試為主的考核模式，強調學生“學習過程”的評價，注重運用所學知識解決實際問題的能力的評價。學科成績由各案例模塊的階段成績相加構成。杜絕了對知識的死記硬背，轉變為對能力的考查。制定項目考核計劃書，細化項目考核的程序。考核表如表2：

嵌入式系統及應用是一門實踐性很強的課程，隨著案例教學模式的開展，新的教學體系在實踐中不斷完善，激發了學生大膽探索和敢于創造的積極性，鼓勵學生獨立思考、分工協作，分析問題能力、動手能力、表達能力都得到了極大地提高。

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